有關研究人員將通信納入多無人機搜索救援任務的路徑規劃問題中，通過信息傳播實現任務的動態分配。溝通不是一種約束，而是一項任務目標。在實現這一目標的同時，研究者的目標是避免損害地區覆蓋目標和整個任務時間。研究者將任務定義為：搜索、通知和監控盡可能好的鏈接質量。本文以“Multi-objective drone path planning for search and rescue with quality-of-service requirements”為題于2020年7月29日在《Autonomous Robots》雜志中發布。

在集中式同時通知和連接路徑規劃策略的基礎上，研究人員提出了兩種自適應策略：（1）SIC與 SICQ：同時優化搜索、通知和監視任務；（2）SIC跟蹤SIC+：首先優化搜索和通知任務，然后找到最優的監視位置。這兩種策略一旦獲得信息就會利用信息來確定無人機的任務。這些策略可以根據其他任務的優先順序進行調整。

無人機背景

無人駕駛飛行器（UAV），俗稱無人機無人駕駛飛機，用于搜索和救援（SAR）、監測和監視、網絡供應和其他應用。在許多情況下，空中傳感器覆蓋和無線連接的結合是可取的。例如，在SAR和監視方面-在覆蓋范圍允許目標或事件檢測的情況下-連通性確保向有關當局傳播信息，以便迅速做出反應和了解情況相應地，無人機飛行路徑應允許所需的連通性以及完整和成功的覆蓋。這樣的路徑規劃和優化解決方案稱為連接受限覆蓋和連通性感知覆蓋。

實驗背景以及方法

研究者工作的動機是，不同的無人機應用程序需要不同的連接優先級（例如，總是周期性的、可延遲的）。可調整到連接需求的路徑規劃算法還沒有在文獻中得到研究。在研究人員之前的工作中，研究人員研究了無人機應用的覆蓋和連接需求并利用知識設計了一種可調多目標路徑規劃算法。單參數λ∈［0，1］用于在覆蓋和連接之間進行調優；它提供了覆蓋優化路徑之間的全部范圍（λ=1）和連接優化路徑（λ=0）。圖中顯示不同應用程序的需求。重點討論特例λ=0.5，在這方面，覆蓋面和連通性同樣重要。

在公共路徑規劃中忽略的另一個問題是，不同的多無人機應用程序有不同的數據流量需求（例如，在吞吐量、延遲、抖動方面）。相應的優化路徑差異很大。

考慮到連通性和通信的重要性，特別關注SAR任務。SAR任務的目標是目標定位的區域覆蓋，然后是目標位置的交付，然后是實時狀態信息給第一響應者。

使用搜索任務，其中多重旅行銷售人員問題用于設計覆蓋路徑。這些路徑允許無人機覆蓋給定的區域，并在盡可能短的時間內定位目標。第二階段是在第一階段確定目標之后發生的，第二階段（連接）的目的是在網絡中傳播信息。它由兩個任務組成：通知任務將目標位置信息傳送到地面基站（BS）。這個監控任務在目標位置和基站之間建立最佳的服務質量鏈路。這種鏈路建立是連續目標狀態監視所必需的，直到幫助到達目標位置為止。采用遺傳算法（GA）對基于“最短時間”覆蓋路徑的種群進行評估，得到最優路徑，從而使第二階段任務的完成速度最快。因此，GA優化了任務完成時間，包括執行搜索、通知和監視任務的時間。得到的GA-最優路徑是任務飛行路徑。最初的任務路徑是預先設計的，但能適應新的信息。一旦目標被定位，無人機就會通過響應網絡中有關目標和其他無人機的信息來重新規劃各自的路徑。重新規劃有助于快速傳播受害者信息并有效地分配任務。特別是，一旦遇到更合適的無人機（導致任務時間更短），無人機就會移交任務并返回基站。

提出了一種任務路徑規劃算法，在無人機網絡中對覆蓋和連接相關的任務進行動態和因果分配。由于這種因果關系，經典的任務分配策略不適用。任務的因果關系的目的是研究多機器人系統中的容錯問題。由于在所提出的體系結構中，及時完成任務并不重要，因此不能應用于諸如SAR之類的時間緊迫的應用。

兩種路徑規劃方法分別是基本路徑規劃和探索路徑規劃，以優化搜索救援任務的覆蓋范圍和連通性。這兩種策略都可以調整為優先覆蓋范圍而不是連接，反之亦然。對于由三項任務組成的任務--搜索、通知和監視--SICQ策略聯合優化所有任務，而SIC+首先優化搜索和通知，然后是監視任務。

實驗結論

說明了聯合優化比順序優化有更好的結果，而不會顯著地影響任何任務。對于少數無人機，研究者觀察到任務完成時間的改善，當更多的重量被分配給與連接相關的任務時。對于大量的無人機來說，對覆蓋相關的搜索任務給予更多的重視是更有利的。
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